CC BY
15
Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334 (Онлайн)
Адрес статьи: pnojournal.wordpress.com/archive17/17-06/ Дата публикации: 1.01.2018 № 6 (30). С. 16-21. УДК 001.6: 528
В. П. Савиных
Информационные конструкции в дистанционном зондировании
Статья описывает информационные конструкции, применяемые при дистанционных исследованиях. Показано, что развитием концепций обработки информации является информационная конструкция. Статья показывает, что информационная конструкция занимает промежуточное состояние между концептуальной моделью и информационной моделью. Информационная конструкция позволяет проводить обобщение и перенос знаний. Для информационной конструкции характерно наличие информационного соответствия. При описании сложных явлений информационная конструкция является идеализированным описанием. Информационная конструкция позволяет эффективно осуществлять междисциплинарный перенос знаний.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, информационное моделирование, информационная конструкция, системный анализ
Perspectives of Science & Education. 2017. 6 (30)
International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334 (Online)
Available: psejournal.wordpress.com/archive17/17-06/ Accepted: 15 November 2017 Published: 1 January 2017 No. 6 (30). pp. 16-21.
V. P. SAVi NYKH
Information constructions in remote sensing
The article describes information constructions used in remote studies. The article proves that the development of information processing concepts is the information constructions. The article shows that the information constructions occupies an intermediate state between the conceptual model and the information model. Information constructions allows for the generalization and transfer of knowledge. Information design is characterized by the availability of information compliance. Information constructions is an idealized description when describing complex phenomena. Information constructions allows for effective interdisciplinary transfer of knowledge.
Keywords: remote sensing, information modeling, information constructions, system analysis
_Введение
оделирование является одним из основных методов познания. Модели постоянно развиваются и появляются новые виды моделей для решений новых задач и более эффективного описания существующих задач. Моделирование и теория являются одними из основных инструментов формирования научной картины мира [1, 2]. Моделирование широко применяется при дистанционных исследованиях, включая космические исследования [3]. Модель может иметь разную степень детализации и абстракции. Одной из новых форм абстрактной модели является информационная конструкция [4-6]. Информационная конструкция применяется в сочетании с объектной моделью. Информационные конструкции находят применение при когнитивном моделировании [7], в образовании [8], особенно при тестировании [9]. Информационная конструкция используется как универсальный инструмент исследования [10]. Информационные конструкции требуют специальных методов интерпретации [11]. Информационные конструкции создают возможность обобщения эксперимента и переноса результатов исследования с одного объекта на другой. Междисциплинарное значение информационных конструкций состоит в возможности получения знаний, включая пространственные знания и геознания [12, 13]. Информационные конструкции могут быть рассмотрены как разновидность сложных систем, что создает возможность системного моделирования и анализа. Этим информационные конструкции приближают моделирование к системному анализу.
Набор информационных конструкций позволяет осуществлять различные теоретические построения и проводить комплексный анализ реальных пространственных ситуаций в сфере дистанционного зондирования.
Материалы и методы
В качестве материалов использованы существующие описания информационных конструкций. В качестве материалов использованы существующие описания методов дистанционного зондирования. В качестве методов использовался системный анализ и информационное моделирование.
Информационная конструкция как концептуальная модель
Информационная конструкция как концептуальная модель показана на рис.1. Информационная конструкция (ИК) является переходным звеном между концепциями и моделями. Информационная конструкция может соотноситься с моделями данных и моделями объектов. Трансформация ИК в модель осуществляется за счет введения фактических параметров. В программировании аналогом информационной конструкции является объектный модуль, который содержит формальные параметры. При подстановке этого модуля в программы формальные параметры заменяются на фактические параметры и модуль преобразуется в подпрограмму. Таким образом подстановка фактических параметров в информационную конструкцию может преобразовать ИК объекта или ИК данных в модель объекта или модель данных.
Рис.1. Информационная конструкция как концептуальная модель
Информационная конструкция может описывать и более сложные комплексы типа информационной ситуации [12, 13]. В этом случае информационная конструкция строится на применении информационных единиц [3, 14]. Применение информационных единиц делает ИК еще более системной. В единой системе информационных единиц описывают модели объектов, модели отношений и модели данных. По моделью объекта можно понимать и модель явления. Применение информационных единиц в ИК является желательным, но не обязательным условием.
Информационные конструкции при исследовании космического пространства
Особенность применения ИК при исследовании подвижных объектов космического пространства приведена на рис.2. Процесс исследования включает построение вложенных координатных систем, которые пересекает космический объект. Информационная конструкция в этом случае является идеализированной моделью траектории. Дополнительные измерения позволяют получить уточняющие фактические параметры траектории, которые превращают идеализированную модель в реальную модель.
Координатная система N
Координатная система 2
Координатная система 1
Конструкция траектории
Объект
Рис.2. Информационная конструкция при исследовании космических объектов.
Информационная конструкция занимает промежуточное положение между оригиналом (объектом моделирования - О) и моделью (М).
О^ (ИК + ФД)^ М
Особенностью траекторий космических объектов является их не регулярность. Поэтому информационная конструкция в данном случае выполняет роль идеализированного описания.
Требования к информационным конструкциям
Основное требование к информационным конструкциям (1С) - информационное соответствие [16] между конструкцией и информационной моделью (1М) которую она порождает. Информационная модель связана с информационной конструкцией выражением (1).
1М ^ас, 1и, Я т) = 1С( For, 1и, Я + Fac (1).
Информационная модель включает фактические параметры ^ас), информационные единицы (и1), структуру информационные отношения ^1). Информационная конструкция отличается от информационной модели типом параметров, при соответствии их размерности и качества. Таким образом, равенство параметров 1и, S, ^ определяет информационное соответствие между информационной конструкцией и информационной моделью, порождаемой этой конструкцией.
1М ^ас, 1и, Я т) к |С( For, 1и, Я т). (2)
Иногда преобразование ИК в ИМ называют информационным морфизмом [17]. Информационное соответствие имеет место для изоморфных систем. Изоморфность не всегда реализуема, особенно на уровне фактических параметров. Но изоморфность на уровне информационных конструкций вполне достижима. Изоморфность между моделями также не всегда возможна. Иногда требование изоморфизма заменяют более мягким требованием гомоморфизма ИК по отношению к оригиналу или порождаемой модели.
Рассматривая системы объектов, имеющие наборы образов на разных уровнях представления, назовем М моделью объекта О, если между ними есть информационное соответствие. Модель М как отражение объекта О (оригинала) может быть построения либо напрямую, либо через ряд промежуточных этапов. Прямое построение показано в выражениях (3-5).
О1^ М1 (3) О2^ М2 (4) От ^ Мт (5
Построение модели через промежуточные этапы показано в выражениях (6-8) можно рассматривать как очередной объект и упрощая ее строить модель более высокого уровня абстракции - информационную конструкцию ИК1 и так далее. В общем случае процесс построения моделей можно записать (1) как.
О1^ ИК11 ^ ИШ ^ ИК1п ^ М1 (6)
О2^ ИК12 ^ И^2 ^ ИК2п ^ М2 (7) От^ ИК1т ^ И^т ^ ИКтп ^ Мт (8)
Выражения (3-5) могут исключать соответствие или прямое сравнение разных моделей. Выражения (6-8) могут допускать информационное соответствие между разными типами информационных конструкций. Например,
ИК11 к ИК12 к ИК1т ;
ИШ к И^2 к И^т ;
ИК1п к ИК2п к ИКтп ;
Таким образом, информационные конструкции создают сопоставимость между разными объектами и моделями, что позволяет переносить результаты моделирования из одного вида в другие.
Построение информационных конструкций
Методология построения ИК основана на их основных свойствах: отражение структура
информационные единицы (и1), информационные отношения технологии построения.
Отражение - это свойство требует реализации процессов информационного морфизма. Отражение - общее свойство технологий моделирования, которое состоит в формировании подобия объекта отражения объекту оригиналу. Эта специфическая технология определяет разную степень информационного соответствия между объектами отражения и может осуществляться многократно. Объект отражения может быть оригиналом для другого объекта отражения (6-8) и т.д. Основными компонентами технологии отображения являются:
1) способы формального описания;
2) способы структурного описания;
3) способы семантического описания оригинала и модели;
4) способы информационного морфизма;
5) способы верификации и валидации объекта отражения;
7) наборы методов оценки информационного соответствия между оригиналом и объектом отражения.
Необходимо отметить, что одно и то же содержание может быть выражено в различных формах. Во всяком отражении можно выделить две стороны - отражение содержания и отражение формы или формальных признаков. Для технологии отражения важен также метод извлечения информации. Он состоит в том, что содержание отображения выступает как информация об оригинале. Отражение основано на том, что ИК должна на любом уровне абстракции отображать какие-либо свойства оригинала.
Структурность. Структура - обязательное свойство ИК, определяющее устойчивое единство ее элементов и компонентов. Структура означает наличие компонентов и элементов ИК [18]. Структура сближает ИК со сложной системой.
Если оригинал имеет структуру, то с формальной стороны структурное построение ИК можно рассматривать как преобразование одной структуры в другую. Если оригинал имеет топологическую структуру, то ИК можно рассматривать как топологическую структуру.
Технологии построения
В настоящее время для построения ИК применяют следующие методы: аналогии, формализации, информационного и математического моделирования, редукции. Метод аналогии основан на том, что построение информационной конструкции строится на основе информационного соответствия информационной конструкции и объекта моделирования.
Метод формализации состоит в выборе и применении формальной системы, включая выбор информационного языка и информационных единиц.
Метод информационного моделирования состоит в использовании информационных моделей, информационных отношений и информационного моделирования.
Метод математического моделирования состоит в использовании количественного и качественного анализа на основе математического описания объекта и конструкций.
Метод редукции состоит в упрощении характеристик или описаний оригинала.
Информационная конструкция должна содержать основные свойства:
• целенаправленность - информационная конструкция всегда должна имеет цель;
• конечность - информационная конструкция отображает оригинал в ограниченном числе его свойств и отношений;
• упрощенность - информационная конструкция отображает только основные с точки исследования свойства объекта;
• обозримость - информационная конструкция должна быть удобной для ее обозрения ЛПР;
• устойчивость - информационная конструкция должна иметь устойчивое описание оригинала, даже при отсутствии некоторых фактических параметров;
• системность - информационная конструкция является подобием сложной системы;
• эволюционируемость - информационная конструкция должна иметь возможность развития эволюции.
Информационные единицы в информационных конструкциях
С позиций лингвистики информационные единицы есть единицы языка или элементы содержания. В картографии применяют информационные единицы - условные знаки. В аспекте логики информационные единицы рассматривают как составляющие связанные логические и доказательные цепочки. В информационном поиске информационные единицы выполняют роль поисковых образов [19]. В теории баз дан-
ных информационные единицы рассматривают как единицы запросов.
В настоящее время информационные единицы представляют собой совокупность групп единиц, применяемых в различных информационных технологиях. Информационные единицы разделяют на простые и составные [14].
Выделяют семантические информационные единицы, которые отражают аспект семантической содержательности. Применяют семантические информационные единицы: слово, предложение, фраза. Они содержат качественно разные смыслы. Главный критерий выделения информационных единиц - неделимость по заданному критерию. Этот критерий как и структура сближает информационные конструкции со сложными системами. Применение информационных единиц создает системность информационных конструкций и позволяет применять методы системного анализа.
Заключение
Информационная конструкция является новым понятием в дистанционных исследованиях позволяющим проводить сопоставительный анализ разных объектов. Информационная конструкция занимает промежуточное состояние между моделью и объектом моделирования. Информационная конструкция может быть рассмотрена как концептуальное описание или концептуальная модель. Информационная конструкция позволяет создавать механизмы извлечения знаний. Характеристикой информационной конструкции является предметность или связь с определенной предметной областью. Характеристикой содержания информационной конструкции является ценность информации. Этот аспект отображения называют прагматическим аспектом информационной конструкции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Савиных В.П. Космические исследования как средство формирования картины мира // Перспективы науки и образования.
2015. № 1. С. 56-62.
2. Tsvetkov V.Ya. Worldview Model as the Result of Education // World Applied Sciences Journal. 2014. 31 (2). рр.211-215.
3. Савиных В. П. Информационное обеспечение космических исследований // Перспективы науки и образования. 2014. № 2. С. 9-14.
4. Дешко И.П. Информационное конструирование: Монография. М.: МАКСПресс, 2016. 64 с.
5. I. N. Rozenberg. Information Construction and Information Units in the Management of Transport Systems // European Journal of Technology and Design, 2016, Vol.(12), Is. 2, pp. 54-62, DOI: 10.13187/ejtd.2016.12.54 www.ejournal4.com.
6. Tsvetkov V. Ya. Information Constructions // European Journal of Technology and Design. 2014, Vol (5), № 3. pp.147-152.
7. Александров А.В. Когнитивные информационные конструкции // Образовательные ресурсы и технологии. 2016. № 4 (16). С. 92-98.
8. Ожерельева Т.А. Информационные образовательные конструкции // Дистанционное и виртуальное обучение. 2016. № 5. С. 31-38.
9. Лотоцкий В.Л. Информационные тестирующие конструкции // Перспективы науки и образования. 2016. № 3. С. 32-37.
10. Тесленко П. А. Информационная конструкция и атрибуты ее исследования // Проблемы техники. Научно-производственный журнал-Одесса: ОНМУ. 2008. № 3. С. 22-31.
11. Чехарин Е. Е. Интерпретация информационных конструкций // Перспективы науки и образования. 2014. № 6. С.37-40.
12. Tsvetkov V. Ya. Information Situation and Information Position as a Management Tool // European researcher. Series A. 2012, Vol.(36), № 12-1, p.2166- 2170.
13. Лотоцкий В.Л. Информационная ситуация и информационная конструкция // Славянский форум. 2017. 2(16). С.39-44.
14. Tsvetkov V. Ya. Information Units as the Elements of Complex Models // Nanotechnology Research and Practice. 2014, Vol.(1), № 1, рp. 57-64.
15. V. Barmin, V.P. Kulagin, V.P. Savinykh, V.Ya. Tsvetkov. Near_Earth Space as an Object of Global Monitoring // Solar System Research, 2014, Vol. 48, No. 7, pp. 531-535. DOI: 10.1134/S003809461407003X.
16. Цветков В.Я. Информационное соответствие // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований.
2016. № 1. С. 454-455.
17. Линецкий Б.Л. Информационный морфизм в менеджменте // Славянский форум. 2012. 1(1). С. 232-236.
18. Ожерельева Т. А. Структурный анализ систем управления // Государственный советник. 2015. № 1. С. 40-44.
19. Tajima, K., Hatano, K., Matsukura, T., Sano, R., & Tanaka, K. (1999, August).Discovery and Retrieval of Logical Information Units in Web.In WOWS (pp. 13-23).
REFERENCES
1. Savinykh V. P. Space research as a means of creating a picture of the world. Perspectives of science and education. 2015. No. 1. pp. 56-62.
2. Tsvetkov V. Ya. The Worldview Model as the Result of Education. World Applied Sciences Journal. 2014. 31 (2). pp. 211-215.
3. Savinykh V. P. Information support of space research. Perspectives of science and education, 2014. No. 2. pp. 9-14.
4. Deshko I. P. Information design. Moscow, Makspress, 2016. 64 p.
5. Rozenberg I.N. Information Construction and Information Units in the Management of Transport Systems. European Journal of Technology and Design, 2016, Vol.(12), Is. 2, pp. 54-62, DOI: 10.13187/ejtd.2016.12.54 www.ejournal4.com.
6. Tsvetkov V. Ya. Information Constructions. European Journal of Technology and Design. 2014, Vol (5), № 3. pp.147-152. ||. Aleksandrov A. V. Cognitive information design. Educational resources and technology. 2016. №4 (16). p. 92-98.
8. TA ozhereleva educational Information design. Remote and virtual learning. 2016. No. 5. pp. 31-38. P. Lototsky, V. L. testing Information design. Perspectives of science and education. 2016. No. 3. pp. 32-37.
10. Teslenko, P. A. Informational design and the attributes of its study. Problems of technology. Scientific production journal. Odessa: ONMU. 2008. № 3. pp. 22-31.
11. Caharin E. E. Interpretation of informational structures. Perspectives of science and education, 2014. No. 6. pp. 37-40.
12.' Tsvetkov V. Ya. Information Situation and Information Position as a Management Tool. European researcher. Series A. 2012, Vol. (36), No. 12-1, p.2166 - 2170.
13. Lototsky, V. L., Information situation and information design. Slavic forum. 2017. (16). pp. 39-44.
14. Tsvetkov V. Ya. Information Units as the Elements of Complex Models. Nanotechnology Research and Practice. 2014, Vol.(1), № 1, p. 57-64.
15. V. Barmin, V. P. Kulagin, V. P. Savinykh, V. Ya. Tsvetkov. Near_Earth Space as an Object of Global Monitoring. Solar System Research, 2014, Vol. 48, No. 7, pp. 531-535. DOI: 10.1134/S003809461407003X.
16. Tsvetkov V. Y. Information compliance. International journal of applied and fundamental research. 2016. No. 1. pp. 454-455.
17. Linetskiy B. L. A morphism in Information management. Slavic forum. 2012. No. 1(1). Pp. 232-236.
18. Ozhereleva T. A. Structural analysis of control systems. State counsellor, 2015. No. 1. p. 40-44.
19. Tajima, K., Hatano, K., Matsukura, T., Sano, R., & Tanaka, K. (1999, August). Discovery and Retrieval of Logical Information Units in Web.In WOWS (pp. 13-23).
Информация об авторе Савиных Виктор Петрович
(Россия, Москва) Профессор, д.т.н., член-корреспондент РАН, президент Московского государственного университета геодезии и картографии E-mail: [email protected]
Information about the author
Savinykh Victor Petrovich
(Russia, Moscow) Professor, D. Sc., Corresponding member of RAS President Moscow State University of Geodesy and Cartography E-mail: [email protected]
